神奇线虫显水质——以线虫运动能力为指标监测广州河涌水质

■广州市南武中学 黄嘉艺 王偲睿

虫

近年来，广州市加大了河涌治理力度，地表水环境质量标准的基本项目检测值均有所提高。该标准以总磷、氨氮和化学需氧量为生化检测值，但这些只能通过水体的化学物质含量反映水环境是否适合生物生存，不能直观地反映和监测水环境是否利于生物优质生存。

因此，我们尝试用线虫的运动能力对广州本地多个河涌水质情况进行监测。通过观察不同河涌水中，线虫的头部摆动频率和身体弯曲频率，发现各河涌水的数据比较与政府水质报告结果相符，希望线虫的运动能力指标能作为河涌水质报告的一个补充性评价。

一、水质监测

1.河涌水样来源

取珠江（滨江段）、海珠湖、晓港湖、东濠涌、荔枝湾湖、海珠涌以及海珠区居民用水（工业大道路段）水样为实验组，已灭菌的双蒸水作为对照组。

2.培养大肠杆菌与线虫

实验用的线虫、大肠杆菌OP50（营养缺陷型，为尿嘧啶渗透突变型）均由北京中科院生物物理研究所提供，由广州市南武中学-斯坦福大学联动生物实验室保存。

（1）培养大肠杆菌作为线虫食物

配制培养液（Na2PO4·7H2O、KH2PO4、NaCl、NH4Cl、MgSO4、20% 葡萄糖溶液、CaCl2、双蒸水），加入大肠杆菌菌落后摇晃培养，获取足量菌落。

（2）培养线虫

配制NGM固体培养基（NaCl、蛋白胨、琼脂，K2HPO4/KH2PO4缓冲液、MgSO4、CaCl2、胆固醇），加入河涌水后接种大肠杆菌，培养24h后加入线虫。

实体镜下的线虫

3.观察线虫的运动能力

利用线虫的头部摆动频率和身体弯曲频率两个指标综合评价线虫的运动能力。线虫在含河涌水的NGM培养基上自由运动约5min后，以线虫头部摆向一侧为一次头部摆动，记录1min内线虫头部的摆动次数，作为头部摆动频率的指标。以线虫相对于身体长轴方向上的一个波长的移动为一次弯曲，记录1min内线虫身体的弯曲次数，作为身体弯曲频率的指标。

每次实验随机挑选3条线虫，重复3次，取平均值。每次观察时间间隔均为12h、24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h。观察后进行数据处理与统计。

二、监测结果

1. 以48h内线虫的运动能力作为河涌水质监测指标

我国河涌水质的监测一般是“即取即检”，实验室检测大约需要2天。因此，我们采用在河涌水中培养48h后线虫的运动能力作为评价河涌水质指标，结果如表1所示。

与对照组相比，48h内荔枝湾湖与东濠涌的线虫运动能力最优，海珠湖次之，珠江（滨江段）、晓港湖、海珠涌和海珠区居民用水最差。这个排序结果与政府部门的河涌水质监测分级排序如出一辙。

2.以线虫运动能力变化作为长期监测水质指标

表1 48h内以线虫在被监测水样内的运动情况与政府水质报告的比较

我们采用在河涌水中培养72h至168h后线虫的运动能力作为监测河涌水质指标，结果如表2所示。与对照组无菌双蒸水相比，只有海珠区居民用水培养的线虫运动能力与之最接近，荔枝湾湖和东濠涌水中的线虫运动能力下降比例较小，珠江（滨江段）、晓港湖、海珠湖和海珠涌的线虫运动能力下降比例较大。根据该结果，我们认为，可以借助长时间观察线虫运动能力的变化监测水质的变化。

三、建议

综上所述，河涌水质能影响线虫的运动行为。以线虫运动能力作为水质评价指标，与政府相关部门出具的检测报告结论一致，能直观、有效、快速地评价广州河涌地域不同站位表层水样的水质综合质量。

另外，通过长时间对线虫运动能力的监测长期监控河涌水质，发现异常后能提醒相关部门及时对河涌进行整治。

表2 72～168h内线虫在被监测河涌水样中的运动情况